土的压缩与固结.ppt

第四章 土的压缩与固结,4-1 概 述,在附加应力作用下，地基土将产生体积缩小，从而引起建筑物基础的竖直方向的位移（或下沉）称为沉降。 （实例）,只讨论由正应力引起的体积变形，即因外荷载导致地基内正应力增加，使得土体体积缩小。,在地基上修建建筑物，地基土内各点承受土体本身的自重应力及由建筑物通过基础传递给地基的荷载产生的附加应力，都将导致地基土体的变形。,土具有压缩性,荷载作用,地基发生沉降,荷载大小,土的压缩特性,地基厚度,一致沉降 （沉降量）,差异沉降 （沉降差）,建筑物上部结构产生附加应力,影响结构物的安全和正常使用,土的特点 （碎散、三相）,沉降具有时间效应沉降速率,4-1 概 述,4-1 概 述,由于沉降相互影响，两栋相邻的建筑物上部接触,接触,4-1 概 述,修建新建筑物：引起原有建筑物开裂,4-1 概 述,高层建筑物由于不均匀沉降而被爆破拆除,设计时，必须预测建筑物基础可能产生的最大沉降量与沉降差,4-2 土的压缩特性,压缩：在外力作用下，土颗粒重新排列，土体体积缩小的现象。,一、土的压缩与固结,在外力作用下，土体体积为什么会缩小呢？ VV,1、土粒本身和孔隙中水的压缩变形；,3、孔隙气体的压缩变形；,2、孔隙中的水和气体有一部分向外排出。,固结：土的压缩随时间增长的过程。,4-2 土的压缩特性,在三维应力边界条件下，饱和土体地基受荷载作用后产生的总沉降量St可以看作由三部分组成：瞬时沉降Si、主固结沉降Sc、次固结沉降Ss，即 St = Si + Sc + Ss 瞬时沉降是指在加荷后立即发生的沉降。 对于饱和粘土来说，由于在很短的时间内，孔隙中的水来不及排出，加之土体中的水和土粒是不可压缩的，因而瞬时沉降是在没有体积变形的条件下发生的，它主要是由于土体的侧向变形引起的，是形状变形。,一、土的压缩与固结,4-2 土的压缩特性,如果饱和土体处于无侧向变形条件下，则可认为Si=0。 在荷载作用下饱和土体中孔隙水的排出导致土体体积随时间逐渐缩小，有效应力逐渐增加，这一过程称为主固结，也就是通常所指的固结，是总沉降的主要部分。 土体在主固结沉降完成之后在有效应力不变的情况下还会随着时间的增长进一步产生沉降，即次固结沉降。,一、土的压缩与固结,二、单向固结模型,单向固结 饱和土体在某一压力作用下，压缩随着孔隙水的逐渐向外排出而增长。 如果孔隙水只沿一个方向排出，土的压缩也只在一个方向发生（一般指竖直方向），此时的固结为单向固结。,4-2 土的压缩特性,p,p,附加应力:z=p 超静孔压: u0 = z=p 附加有效应力:z=0,附加应力:z=p 超静孔压: u p 附加有效应力: 0 z p,附加应力:z=p 超静孔压: u =0 附加有效应力:z=p,4-2 土的压缩特性,二、单向固结模型,饱和土体在某一压力作用下的固结过程 就是土体中各点超静孔隙水应力不断消散、附加有效应力相应增加的过程 或者说超静孔隙水应力逐渐转化为有效应力的过程 而在转化过程中 任一时刻任一深度处的应力始终遵循有效应力原理。,4-2 土的压缩特性,二、单向固结模型,（一）室内固结试验与压缩曲线,研究土的压缩特性，通常可在试验室内进行固结试验，从而测定土的压缩性指标。 室内固结试验的主要装置为固结仪，如图4-1所示。,三、土的压缩性指标,4-2 土的压缩特性,（一）室内固结试验与压缩曲线,由于刚性护环所限，试样只能在竖向产生压缩，而不能产生侧向变形，故称为单向固结试验或侧限固结试验。,三、土的压缩性指标,水槽,护环,环刀,透水石,试样,传压板,百分表,4-2 土的压缩特性,（一）室内固结试验与压缩曲线,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,土的压缩变形常用孔隙比e的变化来表示。 根据固结试验的结果可建立压力p与相应的稳定孔隙比的关系曲线，称为土的压缩曲线。,e,e,ep曲线,elgp曲线,4-2 土的压缩特性,（一）室内固结试验与压缩曲线,三、土的压缩性指标,（二）压缩系数,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,e,ep曲线,压缩曲线反映了土受压后的压缩特性。 用单位压力增量所引起的孔隙比改变，即压缩曲线的割线的坡度来表征土的压缩性高低。 压缩系数以kPa-1或MPa-1计。e1, e2为p1, p2相对应的孔隙比。,4-2 土的压缩特性,e,（二）压缩系数,三、土的压缩性指标,ep曲线,压缩系数av是表征土压缩性的重要指标之一。 在工程中，习惯上采用100kPa和200kPa范围的压缩系数来衡量土的压缩性高低。,4-2 土的压缩特性,（二）压缩系数,三、土的压缩性指标,e,ep曲线,同一种土的孔隙比并不是固定不变的，所谓的稳定也只是指附加应力完全转化为有效应力而言。 我国的建筑地基基础设计规范按av的大小，划分地基土的压缩性。,（三）压缩指数与回弹再压缩指数,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,在较高的压力范围内，elgp曲线近似地为一直线，可用直线的坡度压缩指数Cc来表示土的压缩性高低，即,4-2 土的压缩特性,（三）压缩指数与回弹再压缩指数,三、土的压缩性指标,压缩系数和压缩指数都是反映土的压缩性的指标，但两者有所不同。 前者随所取的初始压力及压力增量的大小而异，而后者在较高的压力范围内是常数。 为了研究土的卸载回弹和再压缩的特性，可以进行卸荷和再加荷的固结试验。,弹性变形,塑性变形,4-2 土的压缩特性,（三）压缩指数与回弹再压缩指数,三、土的压缩性指标,地基处理/应力历史对土的压缩性的影响,体积压缩系数mV：土体在单位应力作用下单位体积的体积变化,（四）其它压缩性指标,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,e1为初始孔隙比,（四）其它压缩性指标,压缩模量Es ：无侧向变形条件下，竖向应力与竖向应变之比,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,反映了土体在单向压缩条件下对压缩变形的抵抗能力,变形模量E ：土体在无侧限条件下应力与应变之比。相当于理想弹性体的弹性模量，但由于土体不是理想弹性体，故称为变形模量，常用于瞬时沉降的估计。E的大小反映了土体抵抗弹塑性变形的能力。,（四）其它压缩性指标,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,广义虎克定律，泊松比：0.30.4，饱和土在不排水条件下接近0.5,（四）其它压缩性指标,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,无侧向变形条件下二者的理论关系式，用于由Es 求E ，Es恒小于E,（四）其它压缩性指标,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,（四）其它压缩性指标,单向压缩试验的各种参数的关系,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,（五）应力历史对粘性土压缩性的影响,C,B,A,eC,eB,eA,eD,D,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,应力历史：土体在历史上曾经受到过的应力状态。,（五）应力历史对粘性土压缩性的影响,固结应力：能够使土体产生固结或压缩的应力，以p0表示。就地基土而言，能够使土体产生固结或压缩的应力主要有两种：其一是土的自重应力；其二是外荷在地基内部引起的附加应力。,前期固结应力：土在历史上曾受到过的最大有效应力， 以pc表示。,超固结比：前期固结应力与现有有效应力po之比， 以OCR表示，即OCR=pc/ po。,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,（五）应力历史对粘性土压缩性的影响,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,对于天然土，,对欠固结土，其现有有效应力即是历史上曾经受到过的最大有效应力，因此，其OCR=1，故欠固结土实际上是属于正常固结土一类。,正常固结土,超固结土,欠固结土,（五）应力历史对粘性土压缩性的影响,4-2 土的压缩特性,三、土的压缩性指标,D,4-2 土的压缩特性,（五）应力历史对粘性土压缩性的影响,三、土的压缩性指标,4-2 土的压缩特性,（五）应力历史对粘性土压缩性的影响,三、土的压缩性指标,应力历史对粘性土压缩性影响的工程应用堆载预压,4-3 单向压缩量公式,（1）土的压缩完全是由于孔隙体积减小导致骨架变形的 结果，土粒本身的压缩可忽略不计；,一、无侧向变形条件下单向压缩量计算假设,（2）土体仅产生竖向压缩，而无侧向变形；,（3）土层均质且在土层厚度范围内，压力是均匀分布的。,二、单向压缩量公式,4-3 单向压缩量公式,4-3 单向压缩量公式,二、单向压缩量公式,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,计算地基的沉降时，在地基可能产生压缩的土层深度内，按土的特性和应力状态的变化将地基分为若干（n）层，假定每一分层土质均匀且应力沿厚度均匀分布，然后对每一分层分别计算其压缩量Si，最后将各分层的压缩量总和起来，即得地基表面的最终沉降量S，这种方法称为分层总和法。,一、分层总和法简介,实际计算地基土的压缩量时，只须考虑某一深度范围内内土层的压缩量，这一深度范围内的土层就称为“压缩层”。 对于一般粘性土，当地基某深度的附加应力z 与自重应力s之比等于0.2时，该深度范围内的土层即为压缩层；对于软粘土，则以z / s=0.1为标准确定压缩层的厚度。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,一、分层总和法简介,二、用ep曲线法计算地基的最终沉降,（1）选择沉降计算点的位置；求出基底净压力的大小和分布;,（2）将地基分层。水工建筑物地基，层厚可控制在Hi=24m或Hi=0.4b。 土层交界面、地下水位应为分层面；,（3）计算地基中的自重应力（从地面算起）分布。,自重应力,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,（5）按算术平均求各分层平均自重应力和平均附加应力； (也可直接计算各土层中点处的自重应力及附加应力),（4）计算地基中的附加应力分布，确定压缩层厚度。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,二、用ep曲线法计算地基的最终沉降,附加应力,沉降计算深度,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,二、用ep曲线法计算地基的最终沉降,附加应力,沉降计算深度,（6）求第i分层的压缩量。 （不同土层要用不同曲线）,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,二、用ep曲线法计算地基的最终沉降,附加应力,沉降计算深度,（7）将每一分层的压缩量累加，得地基的总沉降量。,【例题41】有一矩形基础放置在均质粘土层上，如图（a）所示。基础长度L=10m，宽度B=5m，埋置深度d=1.5m，建筑物荷载和基础自重之和为FV=10000kN。地基土的天然湿重度为20kN/m3，饱和重度21kN/m3，土的压缩曲线如图（b）所示。若地下水位距基底2.5m，试求基础中心点的沉降量。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,【解】 （1）由L/B=10/5=210可知，属于空间问题，且为中心荷载，所以基底压力为 p=FV/(LB)=10000/(105)200kPa 基底净压力为 pn=p-d=200-20 1.5170kPa,（2）因是均质土，且地下水位在基底以下2.5m处，取分层厚度Hi=2.5m。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,（3）求各分层面的自重应力（注意：从地面算起）并绘分布曲线 s0= d=20 1.5=30kPa s1= s0 +H1=30+20 2.5=80kPa s2= s1 +H2=80+(21-9.8) 2.5=108kPa s3= s2 +H3=108+(21-9.8) 2.5=136kPa s4= s3 +H4=136+(21-9.8) 2.5=164kPa s5= s4 +H5=164+(21-9.8) 2.5=192kPa,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,（4）求各分层面的竖向附加应力并绘分布曲线。,矩形基础空间问题，用“角点法”求解。 为此，通过中心点将基底划分为四块相等的计算面积，每块的长度L1=10m/2=5m，宽度B1=5m/2=2.5m。中心点正好在四块计算面积的公共角点上，该点下任意深度zi处的附加应力为任一分块在该点引起的附加应力的4倍，计算结果如下表所示。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,在第4点处有z4/ s40.1950.2，所以，取压缩层厚度为10m。,（5）确定压缩层厚度。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,（6）计算各分层的平均自重应力和平均附加应力。 各分层的平均自重应力和平均附加应力计算结果见下表。,（7）由图412(b)根据p1i= si和p2i= si+ zi分别查取初始孔隙比和压缩稳定后的孔隙比，结果列于下表。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,（8）计算地基的沉降量。,4-4 地基沉降计算的ep曲线法,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,粘土的应力历史不同，压缩性不同.,一、概述,一般情况下，室内的压缩曲线已经不能代表地基中现场压缩曲线，它的起始段实际上已是一条再压缩曲线。 因此，必须对室内单向固结试验得到的压缩曲线进行修正，以得到符合原位土体压缩性的现场压缩曲线，由此计算得到的地基沉降才会更符合实际。利用室内elgp曲线可以推出现场压缩曲线，同时能考虑应力历史的影响，从而可进行更为准确的沉降计算。,要考虑三种不同应力历史对土层压缩性的影响，必须先解决下列两个问题：,二、现场压缩曲线的推求,1、要确定该土层的前期固结应力和现有有效应力，以判别该土层是属于正常固结、欠固结还是超固结；,2、推求得到能够反映土体的真实压缩特性的现场压缩曲线。,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,这两个问题都可以借助室内压缩elgp曲线来解决。,（一）室内压缩曲线的特征,（1）室内压缩曲线开始时比较平缓，随着压力的增大明显地向下弯曲，当压力接近前期固结时，出现曲率最大点，曲线急剧变陡，继而近乎直线向下延伸；,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,二、现场压缩曲线的推求,（2）不管试样的扰动程度如何，当压力较大时，它们的压缩曲线都近乎直线，且大致交于C点，而C点的纵坐标约为0.42eo，eo为试样的初始孔隙比；,0.42e0,C,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,（一）室内压缩曲线的特征,二、现场压缩曲线的推求,0.42e0,（3）扰动愈剧烈，压缩曲线愈低，曲率愈小；,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,（一）室内压缩曲线的特征,二、现场压缩曲线的推求,（4）卸荷点在再压缩曲线曲率最大的点右下侧。,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,（一）室内压缩曲线的特征,二、现场压缩曲线的推求,B,C,D,A,rmin,1,2,3,2、过A点作水平线A1、切线A2及A1和A2夹角的平分线A3；,3、将压缩试验曲线下部的直线段向上延长交A3与交于点B，则B点的横坐标即为所求的前期固结应力pc。,1、在室内压缩e-lgp曲线上，找曲率最大点 A；,pc,（二）前期固结应力的确定,二、现场压缩曲线的推求,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,确定试样前期固结应力后，就可将它与试样原位现有固结应力比较，判定该土固结情况。再由室内压缩曲线特征，即可推求出现场压缩曲线。（注意：在e坐标轴上，室内曲线与其交点不等于e0）,a. 超固结土,假定：, 土取出地面后体积不变，即（e0,p0）在原位 再压缩曲线上； 再压缩指数Cs 为常数； 0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响。,现场压缩曲线的推求：, 确定p0 ，pc的作用线； 过e0作水平线与 p0作用线交于D点；, 过B和C点作直线即为原位压缩曲线。, 过D点作斜率为Cs的直线，与pc作用线交于B点，DB为原位再压缩曲线；, 过0.42e0 作水平线与e-lgp曲线交于点C；,（三）现场压缩曲线的推求,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,二、现场压缩曲线的推求, 确定前期固结应力pc； 过e0 作水平线与pc作用线交于B点。由假定知，B点必然位于原状土的初始压缩曲线上； 以0.42e0 在压缩曲线上确定C点，由假定知，C点也位于原状土的初始压缩曲线上；,土取出地面后体积不变，点（e0, p0）应位于原状土的初始压缩曲线上； 0.42e0时，土样不受到扰动影响。,b. 正常固结土,假定：,推求现场压缩曲线：, 通过B、C两点的直线即为所求的原位压缩曲线。,（三）现场压缩曲线的推求,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,二、现场压缩曲线的推求,c. 欠固结土,假定：, 土取出地面后体积不变，即（e0,pc）在原位 压缩曲线上； 0.42e0处的土与原状土一致，不受扰动影响。,现场压缩曲线的推求：, 确定pc的作用线； 过e0作水平线与 pc作用线交于B点；, 过B和C点作直线即为原位压缩曲线。, 过0.42e0 作水平线与e-lgp曲线交于点C；,（三）现场压缩曲线的推求,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,二、现场压缩曲线的推求,（1）选择沉降计算断面和计算点，确定基底压力； （2）将地基分层； （3）计算地基中各分层面的自重应力及土层平均自重应力； （4）计算地基中各分层面的竖向附加应力及土层平均附加应力； （5）用卡萨格兰德方法根据室内压缩曲线确定前期固结应力；判定土层是属于正常固结土、超固结土或欠固结土；推求现场压缩曲线； （6）对正常固结土、超固结土和欠固结土分别用不同的方法求各分层的压缩量，然后将各分层的压缩量累加得总沉降量，即S=Si 。,三、 elgp曲线法计算地基最终沉降,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,（一）正常固结土的沉降计算,三、 elgp曲线法计算地基最终沉降,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,图为某地基第i分层由室内压缩试验曲线推得的现场压缩曲线。当第i分层在平均应力增量（即平均附加应力）pi作用下达到完全固结时，其孔隙比的改变量应为,（二）超固结土的沉降计算,三、 elgp曲线法计算地基最终沉降,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,超固结土地基沉降的计算应针对不同大小分层的应力增量pi区分为两种情况：第一种情况是各分层应力增量pi大于（pci-p0），第二种情况是pi小于（pci-p0）。,对于第一种情况，即pi（pci-p0），第i分层的土层在pi作用下，孔隙比将先沿着现场再压缩曲线DD减小了ei ，再沿着现场压缩曲线DC减小ei ，如图所示,（二）超固结土的沉降计算,三、 elgp曲线法计算地基最终沉降,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,（二）超固结土的沉降计算,三、 elgp曲线法计算地基最终沉降,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,对第二种情况则相对简单，第i分层土层在pi作用下，孔隙比的改变将只沿着现场再压缩曲线DD减小，其改变量,（三）欠固结土的沉降计算,三、 elgp曲线法,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,欠固结土的沉降不仅仅包括地基受附加应力所引起沉降，而且还包括地基土在自重作用下尚未固结的那部分沉降。 欠固结土第i分层的现场压缩曲线图 由土的自重应力继续固结引起的孔隙比改变ei 和新增固结应力pi （即附加应力）所引起的孔比改变ei 之和为,（三）欠固结土的沉降计算,三、 elgp曲线法计算地基最终沉降,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,【例题43】有一仓库面积为12.512.5m，堆荷为100kPa，地基剖面见图422（a）。从粘土层中心部位取样做室内压缩试验得到压缩曲线如图422（b）所示。土样的初始孔隙比e0=0.67。试求仓库中心处的沉降量（砂土压缩量不计）。,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,【解】（1）确定沉降计算点及基底压力：沉降计算点为基础中心点，基底压力为p=100kPa。 （2）地基分层：砂土层及粘土层下的基岩的沉降量不计，故只需将粘土分层。取Hi=0.4b=0.412.5=5m。 （3）计算自重应力并绘分布曲线。粘土层顶面的自重应力为 s1=219+39=65kPa 粘土层中心处的自重应力为 s2= s1 +105=115kPa 粘土层底面的自重应力为 s3= s2 +105=165kPa,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,则两粘土层的平均自重应力分别为90，140kPa。 自重应力分布如图422（a）所示。 （4）求地基中的附加应力并绘分布曲线。该基础属空间问题，据第二章表22及式（225），可求得粘土层中各分层的附加应力zi，并标在图422（a）上。由此得p1=67kPa， p2=44kPa （5）确定前期固结应力，推求现场压缩曲线。 画出室内压缩曲线如图422（b）所示，用卡萨格兰德方法得到粘土层的前期固结压力pc=115kPa。步骤（3）中已求得粘土层中心处的自重应力p0=115kPa。可见pc= p0，所以该粘土层为正常固结土。,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,由e0与前期固结应力得交点D，D点即为现场压缩曲线的起点；再由0.42e0（=0.28）在室内压缩曲线上得交点C，作D点和C点的连线，即为要求的现场压缩曲线，如图422(b)所示。从压缩曲线上可读得C点的横坐标为630 kPa，所以现场压缩指数为 Cc=(0.67-0.28)/lg(630/115)=0.53 （6）计算沉降量。 粘土层各分层的沉降量可用式（421）求得。一般说来，对不同分层，如果土质相同，则取Cci相等；如果土质不同，则应对各分层分别求出其压缩指数。至于eoi，不同土质，各分层的eo当然不同。但对于相同土质的各分层，如果土质较厚，也应考虑初始孔隙比eo随深度的变化。如本例题中，,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,试样是从粘土层中心取出并测得其eo=0.67，因而第1分层的eo应大于0.67，第二分层的eo应小于0.67。第1，2分层的初始孔隙比可用下式求得,式中，eo和po为已知点的初始孔隙比和自重应力，eoi和poi为某分层（中心点）初始孔隙比和自重应力。用此式可求得粘土层中第1，2分层的初始孔隙比分别为： e01=0.67-0.53lg(90/115)=0.726， e02=0.67-0.53lg(140/115)=0.625,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,那么，仓库中心点的沉降量可由式（421）计算为,4-5 地基沉降计算的elgp曲线法,实践背景：大面积均布荷载,p,不透水岩层,饱和压缩层,z=p,p,侧限应力状态,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,一、 Terzaghi单向固结理论,土体在外荷作用下的压缩过程与时间有关。 工程设计中，有时不需要预估建筑物基础可能产生的最终沉降量，常常要预估建筑物基础达到某一沉降量所的时间者预估建筑物完工后过一定时间产生的沉降量。这些问题都需要由土体的固结理论来解决。,实践背景：大面积均布荷载,p,不透水岩层,饱和压缩层,z=p,p,侧限应力状态,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,一、 Terzaghi单向固结理论,固结饱和土体在某压力作用下，压缩随着孔隙水的逐渐向外排出而增长的过程；因此，求解地基沉降与时间关系的问题变成求解在附加应力作用下地基中各点的超孔隙水应力随时间变化的问题。 一旦某时刻的超孔隙水应力确定，附加有效应力就可根据有效应力原理求得，从而，根据上节介绍的理论，求得该时刻的土层压缩量。,基本假定：,土是均质、各向同性且饱和的；,土粒和孔隙水是不可压缩的，土的压缩完全由孔隙体积的减小引起；,土的压缩和固结仅在竖直方向发生；,孔隙水的向外排出符合达西定律，土的固结快慢决定于它的渗透速度；,在整个固结过程中，土的渗透系数、压缩系数等均为常数；,地面上作用着连续均布荷载并且是一次施加的。,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,一、 太沙基（Terzaghi）单向固结理论,粘土层,砂土层,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,一、 太沙基（Terzaghi）单向固结理论,粘土层,砂土层,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,一、 太沙基（Terzaghi）单向固结理论,粘土层,砂土层,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,一、 太沙基（Terzaghi）单向固结理论,固结度：在某一附加应力下，经某一时间t后，土体发生 固结或孔隙水应力消散的程度。,二、 固结度及其应用,某一点的固结度,平均固结度,单向固结,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,附加应力（沿竖向）均匀分布,平均固结度,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,土层的平均固结度是时间因数Tv的单值函数，它与所加的附加应力的大小无关，但与附加应力的分布形式有关。,定义为透水面上的附加应力与不透水面上附加应力之比。,反映附加应力分布形态的参数 ：,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,情况1，其附加应力随深度呈逐渐增大的正三角形分布。其初始条件：当t=0时，0zH， 。,实践背景：,H小，p大 大面积堆载,自重应力,附加应力,自重应力 附加应力,压缩土层底面的附加应力还不接近零,应力分布：,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,实践背景：,H小，p大 大面积堆载,自重应力,附加应力,自重应力 附加应力,压缩土层底面的附加应力还不接近零,应力分布：,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,图中所示的直线分布各种附加应力作用下土层的平均固结度可以用情况0和情况1的固结度来表示，即,双面排水,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,（1）已知土层的最终沉降量S，求某一固结历时t已完成的沉降St,t,Tv=Cvt/H2,St=Ut S,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固结度及其应用,（2）已知土层的最终沉降量S，求土层产生某一沉降量St所需的时间t,Ut= St /S,从 Ut 查表（计算）确定 Tv,4-6 地基沉降与时间关系 土的单向固结理论,二、 固